Однофазный преобразователь электроэнергии солнечной батареи, работающий на бытовую сетью

Краткая аннотация:

На сегодняшний день возобновляемые источники энергии развиваются очень быстрыми темпами. Это связано со стремлением к сокращению влияния антропогенных факторов на окружающую среду. Так, Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций (ООН) об изменении климата от 9 мая 1992 года свидетельствует о том, что деятельность человека, включая сжигание ископаемого топлива, значительно усиливает глобальное потепление, вызывая негативные экологические, социальные и экономические последствия. Для смягчения этих эффектов ООН призывает к переходу на устойчивые источники энергии, в частности возобновляемые источники энергии, для снижения выбросов парниковых газов, вызываемых использованием традиционных источников энергии. В соответствии с Распоряжением Правительства РФ от 12.04.2025 № 908-р «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2050 года», мощности, генерируемые возобновляемыми источниками энергии, должны развиваться с опорой на повышение эффективности их использования. Также необходимо совершенствовать национальные стандарты, касающиеся возобновляемых источников энергии, с учётом лучших мировых практик. Помимо этого, необходимо обеспечить систему добровольного спроса на возобновляемые источники энергии, где это видится целесообразным. Ещё одним важным этапом является создание условий для экспорта оборудования и оказанию услуг по проектированию, строительству, эксплуатации и обслуживанию инфраструктуры на базе возобновляемых источников энергии. Одним из направлений развития возобновляемых источников энергии является солнечная энергетика, которая находит своё применение в аэрокосмической отрасли, в электротранспорте, а также в инфраструктуре городов. Так, популярным решением является установка преобразователя электроэнергии солнечной батареи на крышу частных домохозяйств с целью генерации энергии с параметрами бытовой сети (действующее значение напряжения 230 В и частота 50 Гц). На рынке уже существуют примеры бытовых солнечных инверторов зарубежных компаний, таких как Fronius (Австрия), Huawei (Китай), SMA Solar (Германия). Однако, в силу жёсткой конкуренции между этими и другими фирмами-производителями подобных устройств, их топологии и принципы работы не разглашаются. Поэтому разработка и исследование преобразователя электроэнергии солнечной батареи, работающего на бытовую сеть, является актуальной научно-технической задачей. На текущем этапе проект имеет подтверждённую научно-техническую базу: проведён сравнительный анализ структур построения подобных преобразователей, синтезирован ряд авторских схем силовых каскадов, разработаны их имитационные компьютерные модели в OrCAD PSpice, Matlab Simulink и PLECS. Кроме того, предложена эквивалентная схема замещения солнечной батарея на основе нелинейного источника напряжения. Такая модель позволила разработать и верифицировать двухшаговый оптимизатор для систем экстремального регулирования, которые используется для поиска точки максимальной мощности солнечной батареи.